KR20090044074A - 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 무빙네트워크를 위한 자원 예약 장치 및 방법 - Google Patents

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 무빙네트워크를 위한 자원 예약 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 무빙 네트워크를 위한 자원 예약 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 핸드오버하는 이동 중계국을 위한 자원 예약 방법은, 상기 이동 중계국은 예측 가능한 미리 결정된 경로로 이동하며, 상기 이동 중계국이, 상기 미리 결정된 이동 경로를 이용해서 상기 이동 경로 상의 주변 기지국들 중 하나를 타겟 기지국으로 결정하는 과정과, 상기 이동 중계국이, 상기 결정된 타겟 기지국으로 자원 예약 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 자원 예약 요청 메시지는, 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며, 상기 타겟 기지국이, 상기 자원예약 요청 메시지로부터 상기 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 과정을 포함한다.
다중홉 릴레이, 광대역 무선접속, 핸드오버, 자원 예약

Description

다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 무빙 네트워크를 위한 자원 예약 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RESOURCE RESERVATION FOR MOVING NETWORK IN A MULTI-HOP RELAY WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 무빙 네트워크의 핸드오버 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 무빙 네트워크(또는 이동 중계국)가 핸드오버하기 전 타겟 기지국으로 자원을 예약하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
차세대 통신시스템인 4세대 이동통신시스템은 고속 통신 및 더 많은 통화량을 수용하기 위해 셀들이 반경이 매우 작다. 이 경우, 현재의 무선망 설계 방식을 그대로 사용하는 중앙 집중적인 설계는 불가능할 것으로 예상된다. 따라서, 4세대 통신시스템은 분산적으로 제어되고 구축되면서도, 새로운 기지국(Base station)의 추가와 같은 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다. 상술한 이유로 4세대 통신시스템에서 자가 구성형(self-configuration) 무선 네트워크가 요구되고 있다.
상기 4세대 통신시스템에서 요구되는 자가 구성형 무선 네트워크를 현실적으로 구현하기 위해서는 애드-혹 네트워크에서 적용된 기술을 무선통신시스템에 도입해야 한다. 이러한 대표적인 사례가 다중홉 릴레이 (Multi-hop relay) 셀룰러 네트워크로서, 고정 기지국으로 구성된 셀룰러 네트워크에 애드-혹의 다중홉 릴레이 기법을 도입한 것이다.
도 1은 통상적인 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰러 네트워크의 구성을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이 기지국(100)의 영역(101)에 포함되는 단말(110)은 상기 기지국(100)과 직접 링크로 연결되고, 상기 기지국의 영역(101) 밖에 위치하여 상기 기지국(100)으로부터의 채널 상태가 열악한 단말(120)은 중계국(130)을 통해 상기 기지국(100)에 연결된다. 이런 경우, 중계국(130)을 이용하여 기지국(101)과 단말(120) 사이의 신호를 중계하기 때문에, 기지국-단말 링크, 기지국-중계국 링크 및 중계국-단말 링크가 구성될 수 있다. 즉, 단말이 상기 기지국(100)의 셀 경계에 위치되거나, 건물 등에 의한 차폐현상이 심한 음영지역에 위치될 경우, 상기 단말은 상기 중계국(130)을 통해 상기 기지국(100)과 통신을 수행한다. 이와 같이, 채널 상태가 열악한 셀 경계지역에서 다중홉 릴레이 기법을 적용하여 고속의 데이터 채널을 제공할 수 있으며, 상기 셀 서비스 영역을 확장시킬 수 있다.
여기서, 상기 도 1의 다중 홉 릴레이를 사용하는 OFDM기반의 광대역 무선통신시스템에서, 중계국(130)은 서비스 제공자가 설치한, 그래서 기지국(100)이 미리 알고 관리하는 기반시설(infrastructure) 중계국이거나, 상황에 따라 가입자 단말 기(SS 또는 MS) 혹은 중계국으로 동작하는 클라이언트(client) 중계국일 수 있다. 또한 상기 중계국(130)은 이동성이 없는 고정 중계국이거나, 노매딕(nomadic)한 특성을 갖는 노매딕 중계국(예 : 노트북)이거나, 상기 MS와 같은 이동성이 있는 이동 중계국일 수 있다. 특히, 상기 이동 중계국은 기차, 버스, 선박 등과 같은 교통수단에 설치될 수 있으며, 이와 같이 중계국이 다수의 단말들을 데리고 이동하는 경우를 '무빙 네트워크(moving network)'라 칭하기도 한다.
상기한 바와 같이, 단말과 기지국의 통신을 릴레이하는 중계국은 이동성을 가질 수 있다. 따라서, 이동 중계국일 경우 기지국 혹은 상위 중계국의 서비스 영역을 벗어날 수 있다. 상기 이동 중계국이 새로운 상위 중계국 또는 인접 기지국의 서비스 영역으로 이동하는 경우, 상기 이동 중계국의 서비스 영역에 속하는 단말 혹은 하위 중계국에게 지속적인 서비스를 보장하기 위해서 상기 이동 중계국을 핸드오버시켜야 한다.
일반적인 싱글홉 시스템에서, 단말이 핸드오버 하기 전에 타겟 기지국으로 자원을 예약함으로써, 단말에게 끊김없는 서비스를 제공하고 있다. 이때 단말이 받고 있는 서비스의 종류나 속도 등에 따라 자원 예약의 우선순위를 차별화할 수 있다. 예를 들어, 실시간 서비스의 경우 서비스 품질을 만족시키기 위해서 비실시간 서비스보다 자원확보를 더 보장해줘야 한다.
한편, 버스와 기차와 같이 다수의 단말들로 구성된 무빙 네트워크가 이동하는 경우, 타겟 기지국(target BS)으로 예약해야 되는 자원양이 매우 많고 이동 속도도 매우 빠르므로, 단말이 개별적으로 자원 예약을 하는 것은 부하가 크기 때문 에 비현실적이라 할 수 있다. 무빙 네트워크의 경우 이동 경로가 정해져 있고 핸드오버 발생 시점을 예측할 수 있기 때문에, 이를 활용하여 보다 효율적으로 자원 예약을 할 수 있는 방안이 필요하다. 또한, 무빙 네트워크가 타겟 기지국으로 자원을 예약하는 경우, 상기 예약되는 자원으로 인해 신규 서비스가 거절될 수 있는데, 이와 같은 신규 서비스 거절 가능성을 줄일 수 있는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 이동 중계국이 핸드오버 하기 전에 타겟 기지국으로 자원을 예약하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 타겟 기지국이 이동 중계국의 핸드오버 시점을 이용해서 자원을 예약하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 핸드오버하는 이동 중계국으로 끊김없는 서비스를 제공하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다중홉 릴레이 시스템에서 이동 중계국의 자원 예약으로 인한 타겟 기지국에서의 신규 서비스 거절 가능성을 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템의 이동 중계국(moving Relay Station)에서 타겟 기지국과 핸드오버를 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 핸드오버할 타겟 기지국을 결정하는 과정과, 상기 결정된 타겟 기지국에 전송할 자원 예약 요청 메시지를 생성하는 과정과, 상기 자원 예약 요청 메시지는 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기 지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며, 상기 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국을 통해 상기 타겟 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템의 기지국에서 이동 중계국의 핸드오버를 처리하기 위한 방법에 있어서, 인접 기지국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하는 과정과, 상기 자원예약 요청 메시지로부터 상기 인접 기지국에 속한 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 핸드오버하는 이동 중계국을 위한 자원 예약 방법에 있어서, 상기 이동 중계국은 예측 가능한 미리 결정된 경로로 이동하며, 상기 이동 중계국이, 상기 미리 결정된 이동 경로를 이용해서 상기 이동 경로 상의 주변 기지국들 중 하나를 타겟 기지국으로 결정하는 과정과, 상기 이동 중계국이, 상기 결정된 타겟 기지국으로 자원 예약 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 자원 예약 요청 메시지는, 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며, 상기 타겟 기지국이, 상기 자원예약 요청 메시지로부터 상기 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 이동 중계국 장치에 있어서, 핸드오버할 타겟 기지국 및 핸드오버 시점을 결정하는 제어부와, 상기 타겟 기지국으로 전송할 핸드오버 시점을 포함하는 자원예약 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 자원예약 요청 메시지는 핸 드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며, 상기 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따르면, 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서, 인접 기지국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하는 수신부와, 상기 자원예약 요청 메시지를 해석하여 상기 인접 기지국에 속한 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 메시지 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중홉 릴레이 시스템에서 이동 중계국의 이동 경로와 핸드오버 시점을 활용하여 자원 예약을 하기 때문에, 이동 중계국으로 끊김없는 서비스를 제공할 수 있다. 타겟 기지국이 인접 셀의 중계국을 위해 곧 다른 기지국으로 핸드오버하는 중계국의 점유 자원을 우선적으로 예약함으로써, 자원 예약이 거절되는 확률을 줄이고, 신규 서비스의 거절 가능성을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속(BWA: Broadband Wireless Access) 통신 시스템에서 이동 중계국(MRS: Mobile Relay Station)이 핸드오버 하기 전에 타겟 기지국(target BS)으로 자원을 예약하기 위한 방안에 대해 살펴보기로 한다.
여기서, 상기 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선 접속 통신 시스템은 예를 들어 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 'OFDM'이라 칭하기로 한다) 방식 또는 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'이라 칭하기로 한다) 방식을 사용하는 통신 시스템이다.
이하 설명은 광대역 무선접속 통신시스템을 예로 설명하지만, 본 발명은 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰라 기반의 통신시스템이라면 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 버스, 기차 등과 같이 교통수단에 설치된 이동 중계국을 가정하며, 따라서 이동 중계국이 이동 경로와 핸드오버 시점을 예측할 수 있는 것으 로 가정하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 이동 중계국의 자원 예약을 위한 메시지 교환 절차를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 먼저 이동 중계국(10)은 201단계에서 핸드오버할 타겟 기지국과의 거리를 계산하고, 상기 계산된 거리가 소정 기준값(THD) 이하인지를 검사한다. 이때 상기 타겟 기지국과의 거리가 상기 소정 기준값 이하일 경우, 상기 이동 중계국(10)은 203단계에서 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국(20)으로 전송한다. 여기서, 상기 자원예약 요청 메시지는 이동 중계국(10)의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 타겟 기지국의 식별자 등을 포함할 수 있다.
상기 핸드오버 시점은 다음과 같이 예측될 수 있다.
첫 번째, 현재 속도와 타겟 기지국과의 거리를 이용해서 예측하는 방법이다. 이동 중계국과 타겟 기지국과의 거리가 기준값 이하가 되는 이동 중계국의 위치(x1,y1)와 이동 경로상에서 서빙 기지국과의 거리와 타겟 기지국과의 거리가 같은 위치(x2,y2)를 이용해서 하기 수학식 1과 같이 핸드오버 시점을 예측할 수 있다.
Figure 112007078169079-PAT00001
여기서, Tcurrent 은 타겟 기지국과의 거리가 기준값 이하가 되는 시점을 나타내고, v는 이동 중계국의 이동속도를 나타낸다.
두 번째, 이동 중계국의 과거 이동 경로 정보를 활용하는 방법이다. 이동 중계국은 항상 정해진 경로로 이동하기 때문에, 과거 특정 구간을 이동하는데 소요되는 시간의 평균을 구할 수 있다. 같은 경로를 이동하더라도 교통량에 따라 속도가 달라질 수 있는데, 시간대별로 평균 시간을 계산하면 핸드오버 발생 시점을 비교적 정확히 예측할 수 있다.
세 번째, 기차의 경우 항상 동일한 시간에 동일한 지점을 통과하기 때문에, 이를 이용해서 이동 경로상의 각 기지국에 대하여 핸드오버 시점을 미리 데이터베이스화하여 저장할 수 있다.
한편, 상기 서빙 기지국(20)은 205단계에서 상기 이동 중계국(10)으로부터의 자원예약 요청 메시지를 백본(backbone) 메시지로 변환하고, 백본망을 통해 타겟 기지국(30)으로 전송한다. 이때, 상기 자원예약 요청 백본 메시지는 이동 중계국(10)의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 상기 이동 중계국(10)의 식별자 등을 포함할 수 있다.
상기 자원예약 요청 백본 메시지 수신시, 상기 타겟 기지국(30)은 207단계에 서 현재 시점(Tcurrent)으로부터 상기 핸드오버 시점(Tpredict)까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 무빙 네트워크(이동 중계국)들의 집합(S)을 결정한다.
이후, 상기 타겟 기지국(30)은 209단계에서 상기 집합(S)에 속하는 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 자원 중 상기 이동 중계국(10)의 요청 자원량 만큼을 마크(mark)상태로 변환하여 자원 예약을 한다. 이때, 상기 집합(S)이 점유하고 있는 자원량이 상기 이동 중계국(10)의 요청 자원량보다 작을 경우, 상기 타겟 기지국(30)은 현재 가용(free) 자원 중 부족량 만큼을 예약(reserved) 상태로 변환하여 자원 예약을 한다.
이와 같이, 상기 이동 중계국(10)을 위한 자원 예약이 완료되면, 상기 타겟 기지국(30)은 211단계에서 상기 자원예약 요청 백본메시지에 응답하는 자원예약 응답 백본메시지를 작성하여 상기 서빙 기지국(20)으로 전송한다. 그러면, 상기 서빙 기지국(20)은 213단계에서 상기 자원예약 응답 백본메시지를 무선 구간의 메시지(자원예약 응답메시지)로 변환하여 상기 이동 중계국(10)으로 전송한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 이동 중계국의 동작 절차를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 먼저 이동 중계국(10)은 301단계에서 핸드오버할 타겟 기지국을 예측한다. 여기서, 상기 이동 중계국(10)은 과거 이동 경로를 이용해서 다음 핸드오버할 타겟 기지국을 예측할 수 있다. 상기 핸드오버할 타겟 기지국이 결 정되면, 상기 이동 중계국(10)은 303단계에서 상기 타겟 기지국과의 거리(d)를 계산한다. 여기서, 상기 타겟 기지국의 위치를 미리 알고 있는 것으로 가정할 경우, 상기 이동 중계국(10)의 현재 위치를 추정한 후, 상기 추정된 현재 위치와 상기 타겟 기지국과의 위치를 이용해서 상기 거리(d)를 산출할 수 있다.
이후, 상기 이동 중계국(10)은 305단계에서 상기 계산된 거리(d)가 소정 기준값(THD) 이하인지를 검사한다. 즉, 상기 타겟 기지국으로의 자원 예약 시점에 도달했는지 검사한다. 만일 상기 타겟 기지국과의 거리(d)가 상기 기준값보다 크면 상기 이동 중계국(10)은 다시 거리를 계산하기 위해 상기 303단계로 되돌아간다.
만일 상기 타겟 기지국과의 거리(d)가 상기 기준값보다 작거나 같으면, 상기 이동 중계국(10)은 307단계로 진행하여 자원예약 요청 메시지를 생성한다. 여기서, 상기 자원예약 요청 메시지는, 이동 중계국(10)의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 타겟 기지국의 식별자 등을 포함할 수 있다. 상기 핸드오버 시점은 앞서 설명한 바와 같이 다양한 방법으로 예측될 수 있다.
그리고 상기 이동 중계국(10)은 309단계에서 상기 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국(20)으로 전송한다. 그러면, 상기 서빙 기지국(20)은 상기 자원예약 요청 메시지를 백본 메시지로 변환하여 상기 타겟 기지국으로 전송한다.
상기 자원예약 요청 메시지를 전송한 후, 상기 이동 중계국(10)은 311단계에서 응답으로 자원예약 응답메시지가 수신되는지 검사한다. 상기 자원예약 응답 메시지 수신시, 상기 이동 중계국(10)은 313단계에서 자원예약을 성공 처리한후 본 알고리즘을 종료한다. 만일, 설정 시간내에 자원예약 응답 메시가 수신되지 않으면, 상기 이동 중계국(10)은 315단계에서 자원예약을 실패 처리한후 종료한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 타겟 기지국의 동작 절차를 도시하고 있다. 기본적으로, 기지국은 다른 기지국으로 이동하는 이동 중계국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하고, 이를 백본 메시지로 변환하여 타겟 기지국으로 전달하기 때문에, 자신의 영역에 속하는 이동 중계국들의 핸드오버 시점을 관리할 수 있다.
도 4를 참조하면, 먼저 타겟 기지국(30)은 401단계에서 인접 기지국으로부터 자원예약 요청 백본메시지가 수신되는지 검사한다. 여기서, 상기 자원예약 요청 백본메시지는 상기 인접 기지국에 속하는 이동 중계국의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 상기 이동 중계국의 식별자 등을 포함할 수 있다. 상기 자원예약 요청 백본메시지 수신시, 상기 타겟 기지국(30)은 403단계에서 상기 메시지를 분석하여 이동 중계국의 요청 자원량(Rrequest)과 핸드오버 시점을 확인한다.
그리고 상기 타겟 기지국(30)은 405단계에서 현재 시점(Tcurrent)으로부터 상기 핸드오버 시점(Tpredict)까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 무빙 네트워크(이동 중계국)들의 집합(S)을 결정한다. 그리고 상기 타겟 기지국(30)은 407단계에서 상기 집합(S)에 속하는 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 점유 자원량(Roccupied)을 확인한다.
이후, 상기 타겟 기지국(30)은 409단계에서 상기 이동 중계국의 요청 자원량(Rrequest)이 상기 점유 자원량(Roccupied)보다 작은지를 검사한다. 만일, 상기 요청 자원량(Rrequest)이 상기 점유 자원량(Roccupied)보다 작거나 같으면, 상기 타겟 기지국(30)은 415단계에서 상기 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 자원 중 상기 요청 자원량 만큼을 마크(mark)상태로 변환하여 자원을 예약한후 417단계로 진행한다.
만일, 상기 요청 자원량(Rrequest)이 상기 점유 자원량(Roccupied)보다 크면, 상기 타겟 기지국(30)은 411단계로 진행하여 상기 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 자원 모두를 마크(mark) 상태로 변환하여 자원을 예약한다. 한편, 부족량에 대해서 상기 타겟 기지국(30)은 413단계로 진행하여 현재 가용(free) 자원 중 부족량 만큼을 예약(reserved) 상태로 변환하여 자원 예약을 수행한다.
이와 같이, 상기 이동 중계국을 위한 자원 예약이 완료되면, 상기 타겟 기지국(30)은 417단계로 진행하여 상기 자원예약 요청 백본 메시지에 응답하는 자원예약 응답 백본메시지를 작성하고, 419단계에서 상기 자원예약 응답 백본메시지를 상기 이동 중계국의 서빙 기지국으로 전송한다. 그러면, 상기 서빙 기지국은 상기 자원예약 응답 백본메시지를 무선 구간의 메시지(자원예약 응답메시지)로 변환하여 상기 이동 중계국으로 전송한다.
도 5는 본 발명의 보다 나은 이해를 돕기 위한 구체적인 예를 도시한 것이다.
타겟 기지국의 전체 자원량을 WT, 현재 가용(free) 자원량을 WF, 이동 중계국의 요청 자원량을 WM이라고 가정한다. 또한, 집합 S에 속한 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 총 자원량을 WS라 하고, 이 중에서 마크 상태가 아닌 자원량을 WU라 가정하기로 한다.
먼저, WM<WU인 경우를 살펴본다.
(a)에 도시된 바와 같이, 기존 방안은 가용 자원 중 이동 중계국이 요청한 자원량 만큼을 예약한다. 그러나, 본 발명에 따른 제안 방안은, 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 자원(마크 상태가 아닌 자원) 중 요청 자원량 만큼을 마크(mark) 상태로 변환하여 자원을 예약한다. 한편, 마크 상태의 자원을 사용하던 무빙 네트워크가 다른 기지국으로 핸드오버하는 경우, 상기 마크 상태의 자원은 이미 핸드오버를 위해 예약되었기 때문에 다른 이동 중계국 혹은 단말에게 할당되지 않는다. 이와 같이, 본 발명은 이동 중계국을 위해 자원이 예약되었음에도 불구하고, 타겟 기지국의 가용 자원량은 변함이 없으므로 신규 서비스의 거절(블록킹) 가능성을 줄일 수 있다.
다음으로, WM>WU인 경우를 살펴본다.
(b)에 도시된 바와 같이, 무빙 네트워크들이 점유하고 있는 자원(마크 상태가 아닌 자원)을 모두 마크 상태로 변환하고, 부족분인 WM-WU는 WF에서 예약한다. 따라서, 타겟 기지국에서의 가용 상태 자원은 WF-(WM-WU)가 된다. 이에 비하여 기존 방안은 가용 상태 자원이 WF-WM이 되기 때문에, 본 발명은 기존 방안보다 신규 서비스의 거절 가능성은 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 자원의 상태를 점유(occupied), 마크(mark), 예약(reserved), 가용(free) 상태로 구분하여 관리한다. 여기서, 상기 점유 상태의 자원은 곧 다른 기지국으로 핸드오버하는 이동 중계국들이 점유하고 있는 자원(마크 상태가 아닌 자원)을 나타낸다. 상기 마크 상태의 자원은 현재 사용되고 있지만, 인접 셀의 중계국을 위해 예약된 자원을 나타낸다. 상기 예약 상태의 자원은 현재 사용되고 있지 않지만, 인접 셀의 중계국을 위해 예약된 자원을 나타낸다. 그리고 상기 가용 상태의 자원은 신규 서비스를 위해 할당될 수 있는 가용 자원을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(또는 이동 중계국)의 블록 구성을 도시하고 있다. 여기서, 동일한 인터페이스 모듈(통신모듈)을 갖는 기지국과 이동 중계국은 동일한 블록 구성을 가지므로, 이하 설명은 도 6의 장치를 가지고 기지국과 이동 중계국의 동작을 설명하기로 한다. 또한, 이하 설명은 TDD-OFDMA 시스템을 가정하여 살펴보기로 한다. 하지만, 본 발명은 FDD-OFDMA 시스템, TDD와 FDD를 함께 사용하는 하이브리드 시스템 및 다른 자원 분할 방식을 사용하는 셀룰라 기반의 시스템에 용이하게 적용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기지국(혹은 이동 중계국)은, RF처리기(601), ADC(603), OFDM복조기(605), 복호화기(607), 메시지 처리부(609), 제어부(611), 메시지 생성부(613), 부호화기(615), OFDM변조기(617), DAC(619), RF처리기(621), 듀플렉서(623)를 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면, 먼저 듀플렉서(623)는 듀플렉싱 방식에 따라 RF송신기(621)로부터의 송신 신호를 안테나를 통해 송신하고, 상기 안테나로부터의 수신 신호를 RF수신기(601)로 제공한다. 예를 들어, TDD(Time Division Duplex) 방식일 경우, 상기 듀플렉서(623)는 송신구간일 경우 상기 RF송신기(621)로부터의 신호를 안테나를 통해 송신하고, 수신구간일 경우 상기 안테나를 통해 수신되는 신호를 상기 RF수신기(601)로 전달한다.
상기 RF수신기(601)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환한다. ADC(603)은 상기 RF수신기(601)로부터의 아날로그 신호를 샘플데이터로 변환하여 출력한다. OFDM복조기(605)는 상기 ADC(603)에서 출력되는 샘플데이터를 FFT(Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 데이터로 변환하고, 상기 주파수 영역의 데이터에서 실제 수신하고자 하는 부반송파들의 데이터를 선택하여 출력한다.
복호화기(607)는 상기 OFDM복조기(605)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 복조(demodulation) 및 복호(decoding)하여 출력한다.
메시지 처리부(609)는 상기 복호화기(607)로부터 입력되는 제어메시지를 분해하여 그 결과를 제어부(611)로 제공한다. 상기 제어부(611)는 상기 메시지 처리부(609)로부터의 정보들에 대한 해당 처리를 수행하고, 또한 전송할 정보를 생성하여 메시지 생성부(613)로 제공한다. 여기서, 상기 제어부(611)에서 자원 스케줄링을 수행하는 것으로 가정하기로 한다. 상기 메시지 생성부(613)는 상기 제어부(611)로부터 제공받은 각종 정보들을 가지고 메시지를 생성하여 물리계층의 부호 화기(615)로 출력한다.
상기 부호화기(615)는 상기 메시지 생성부(613)로부터의 데이터를 미리 정해진 변조수준(MCS레벨)에 따라 부호 및 변조하여 출력한다. OFDM변조기(617)는 상기 부호화기(615)로부터의 데이터를 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)하여 샘플데이터(OFDM심볼)를 출력한다. DAC(619)는 상기 샘플데이터를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. RF송신기(621)는 상기 DAC(619)로부터의 아날로그 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하여 안테나를 통해 송신한다.
상술한 구성에서, 상기 제어부(611)는 프로토콜 제어부로서, 상기 메시지 처리부(609) 및 상기 메시지 생성부(613)를 제어한다. 즉, 상기 제어부(611)는 상기 메시지 처리부(609) 및 상기 메시지 생성부(613)의 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에서 이를 별도로 구성한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 구현하는 경우 이들 모두를 제어부(611)에서 처리하도록 구성할 수 있으며, 이들 중 일부만 상기 제어부(611)에서 처리하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 제어부(611)는 프로토콜 처리 수행중 필요한 정보를 물리계층의 해당 구성부로 제공받거나, 물리계층의 해당 구성부로 제어신호를 발생한다.
그러면, 상기 도 6의 구성에 근거하여 본 발명에 따른 기지국 및 이동 중계국의 동작을 각각 살펴보기로 한다.
먼저, 이동 중계국의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
제어부(611)는 과거 이동 경로를 이용해서 다음 핸드오버할 타겟 기지국을 예측하고, 상기 타겟 기지국과의 거리를 계산한다. 상기 타겟 기지국과의 거리가 소정 기준값 이하일 경우, 상기 제어부(611)는 핸드오버 시점을 예측한다. 그리고 상기 제어부(611)는 자원예약 요청 메시지의 생성에 필요한 정보를 상기 메시지 생성부(609)로 제공한다.
상기 메시지 생성부(613)는 상기 제어부(611)로부터의 정보를 이용해서 상기 자원예약 요청 메시지를 생성한다. 여기서, 상기 자원예약 요청 메시지는, 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 타겟 기지국의 식별자 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 메시지 생성부(613)에서 생성된 메시지는 물리계층에서 전송 가능한 형태로 처리된 후 서빙 기지국으로 전송된다.
한편, 상기 이동 중계국은 상기 자원예약 요청 메시지에 대한 응답으로 자원예약 응답 메시지를 수신한다. 즉, 메시지 처리부(609)는 물리계층으로부터 전달받은 자원예약 응답 메시지를 분석하고, 그 결과를 상기 제어부(611)로 제공한다.
다음으로, 기지국의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
기본적으로, 기지국은 다른 기지국으로 이동하는 이동 중계국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하고, 이를 백본 메시지로 변환하여 타겟 기지국으로 전달하기 때문에, 자신의 영역에 속하는 이동 중계국들의 핸드오버 시점을 관리할 수 있다. 이하 타겟 기지국의 동작 위주를 살펴보기로 한다.
인접 기지국으로부터 자원예약 요청 백본 메시지가 수신될 경우, 제어 부(611)는 상기 백본 메시지내 포함된 인접 이동 중계국의 핸드오버 시점(Tpredict) 및 요청 자원량(Rrequest)을 확인한다. 그리고 상기 제어부(611)는 현재 시점(Tcurrent)으로부터 상기 핸드오버 시점(Tpredict)까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 무빙 네트워크(이동 중계국)들의 집합(S)을 결정한다. 이후, 상기 제어부(611)는 상기 이동 중계국의 요청 자원량을 예약한다. 이때, 상기 집합(S)에 속한 무빙 네트워크들의 점유 자원(마크 상태가 아닌 자원)을 우선적으로 예약하고, 부족량은 현재 가용 자원에서 예약한다.
이와 같이, 이동 중계국을 위한 자원 예약이 완료되면, 상기 제어부(611)는 상기 자원예약 요청 백본메시지에 응답하는 자원예약 응답 백본메시지의 생성을 지시한다. 그러면, 상기 메시지 생성부(613)는 상기 자원예약 응답 백본 메시지를 생성한다. 이렇게 생성된 자원예약 응답 백본 메시지는 백본인터페이스부(도시하지 않음)를 통해 가공된 후 상기 이동 중계국의 서빙 기지국으로 전송된다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 통상적인 다중 홉 릴레이 방식을 사용하는 셀룰러 네트워크의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 광대역 무선접속 시스템에서 이동 중계국의 자원 예약을 위한 메시지 교환 절차를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 이동 중계국의 동작 절차를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 타겟 기지국의 동작 절차를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 보다 나은 이해를 돕기 위한 구체적인 예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국(또는 이동 중계국)의 블록 구성을 도시하는 도면.

Claims (25)

  1. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템의 이동 중계국(moving Relay Station)에서 타겟 기지국과 핸드오버를 수행하기 위한 방법에 있어서,
    상기 핸드오버할 타겟 기지국을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 타겟 기지국에 전송할 자원 예약 요청 메시지를 생성하는 과정과, 상기 자원 예약 요청 메시지는 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며,
    상기 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국을 통해 상기 타겟 기지국으로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 핸드오버 타겟 기지국 결정 과정은,
    상기 이동 중계국은 예측 가능한 미리 결정된 경로로 이동하며, 상기 미리 결정된 이동 경로를 이용하여 상기 이동 경로 상의 주변 기지국들 중 하나를 타겟 기지국으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핸드오버 시점 정보는 상기 타겟 기지국과 상기 이동 중계국 간의 거리 를 이용해서 예측되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자원 예약 요청 메시지에 대한 응답메시지를 상기 서빙 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 응답메시지로부터 상기 요청 자원량의 예약 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자원예약 요청 메시지는 상기 이동중계국 식별자 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템의 기지국에서 이동 중계국의 핸드오버를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    인접 기지국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 자원예약 요청 메시지로부터 상기 인접 기지국에 속한 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방 법.
  7. 제6항에 있어서,
    현재 시점으로부터 상기 핸드오버 시점까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 이동 중계국들의 집합을 결정하는 과정과,
    상기 요청 자원량에 대응하여 상기 집합에 속한 이동 중계국들의 점유 자원을 상기 이동 중계국을 위해 예약하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 자원예약 요청 메시지는, 상기 이동 중계국의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 이동 중계국의 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 예약 과정은,
    상기 집합에 속한 이동 중계국들의 점유 자원량을 결정하는 과정과,
    상기 요청 자원량과 상기 점유 자원량을 비교하는 과정과,
    상기 요청 자원량이 상기 점유 자원량보다 작거나 같을 경우, 상기 점유 자 원 중 상기 요청 자원량 만큼을 마크(mark) 상태로 변환하여 자원을 예약하는 과정과,
    상기 요청 자원량이 상기 점유 자원량보다 클 경우, 상기 점유 자원 모두를 마크(mark) 상태로 변환하여 자원을 예약하고, 현재 가용 자원 중 부족량 만큼을 예약(reserved) 상태로 변환하여 자원을 예약하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 점유 자원은 마크 상태가 아닌 자원인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    전체 자원을 점유(occupied), 마크(mark), 예약(reserved), 가용(free) 상태로 구분하여 관리하는 과정과,
    신규 서비스에 대하여 상기 가용 상태의 자원을 기준으로 호수락 제어를 수행하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 이동 중계국을 위한 자원 예약 완료후, 자원예약 응답 메시지를 구성하여 상기 이동 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 핸드오버하는 이동 중계국을 위한 자원 예약 방법에 있어서,
    상기 이동 중계국은 예측 가능한 미리 결정된 경로로 이동하며, 상기 이동 중계국이, 상기 미리 결정된 이동 경로를 이용해서 상기 이동 경로 상의 주변 기지국들 중 하나를 타겟 기지국으로 결정하는 과정과,
    상기 이동 중계국이, 상기 결정된 타겟 기지국으로 자원 예약 요청 메시지를 전송하는 과정과, 상기 자원 예약 요청 메시지는, 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며,
    상기 타겟 기지국이, 상기 자원예약 요청 메시지로부터 상기 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 타겟 기지국이, 현재 시점으로부터 상기 핸드오버 시점까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 이동 중계국들의 집합을 결정하는 과정과,
    상기 타겟 기지국이, 상기 요청 자원량에 대응하여 상기 집합에 속한 이동 중계국들의 점유 자원을 상기 이동 중계국을 위해 예약하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이동 중계국을 위한 자원 예약 완료후, 상기 타겟 기지국이, 자원예약 응답 메시지를 구성하여 상기 이동 중계국으로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 이동 중계국 장치에 있어서,
    핸드오버할 타겟 기지국 및 핸드오버 시점을 결정하는 제어부와,
    상기 타겟 기지국으로 전송할 핸드오버 시점을 포함하는 자원예약 요청 메시지를 생성하는 메시지 생성기와, 상기 자원예약 요청 메시지는 핸드오버 시점 정보와 상기 타겟 기지국에 요청할 자원량 정보를 포함하며,
    상기 자원예약 요청 메시지를 서빙 기지국으로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이동 중계국은 예측 가능한 미리 결정된 경로로 이동하며, 상기 제어부는, 상기 미리 결정된 이동 경로를 이용하여 상기 이동 경로 상의 주변 기지국들 중 하나를 타겟 기지국으로 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 핸드오버 시점 정보는 상기 타겟 기지국과 상기 이동 중계국간 거리를 이용하여 예측되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 자원예약 요청 메시지에 대한 응답메시지를 수신하는 수신부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 응답메시지로부터 상기 요청 자원량의 예약 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 다중홉 릴레이 방식을 사용하는 무선통신시스템에서 기지국 장치에 있어서,
    인접 기지국으로부터 자원예약 요청 메시지를 수신하는 수신부와,
    상기 자원예약 요청 메시지를 해석하여 상기 인접 기지국에 속한 이동 중계국의 요청 자원량과 핸드오버 시점을 획득하는 메시지 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    현재 시점으로부터 상기 핸드오버 시점까지 다른 기지국으로 핸드오버하는 이동 중계국들의 집합을 결정하고, 상기 요청 자원량에 대응하여 상기 집합에 속한 이동 중계국들의 점유 자원을 상기 이동 중계국을 위해 예약하는 제어부와,
    상기 이동 중계국을 위한 자원 예약 완료후, 자원예약 응답 메시지를 상기 이동 중계국의 서빙 기지국으로 전송하는 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 자원예약 요청 메시지는, 상기 이동 중계국의 요청 자원량, 핸드오버 시점 및 이동 중계국의 식별자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 집합에 속한 이동 중계국들의 점유 자원량을 결정하며, 상기 요청 자원량이 상기 점유 자원량보다 작거나 같을 경우 상기 점유 자원 중 상기 요청 자원량 만큼을 마크 상태로 변환하여 자원을 예약하고, 상기 요청 자원량이 상기 점유 자원량보다 클 경우 상기 점유 자원 모두를 마크(mark) 상태로 변환하여 자원을 예약하며, 현재 가용 자원 중 부족량 만큼을 예약(reserved) 상태로 변환하여 자원을 예약하는 것을 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 점유 자원은 마크 상태가 아닌 자원인 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제어부는,
    전체 자원을 점유(occupied), 마크(mark), 예약(reserved), 가용(free) 상태로 구분하여 관리하며, 신규 서비스에 대하여 상기 가용 상태의 자원을 기준으로 호수락 제어를 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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